Ejercicio resuelto de Metabolismo celular · Biología · 2023

En relación con el metabolismo de los ácidos grasos:

a) Indique cómo se llama el proceso por el cual su utilización produce energía, en qué consiste y en qué parte de la célula tiene lugar. (0,8)

b) Para un ácido graso saturado de 16 átomos de carbono ¿cuántas veces tiene que repetirse el proceso para que se degrade completamente? ¿Cuántos acetil-CoA, NADH y $\text{FADH}_2$ se forman? (0,8)

c) ¿El rendimiento energético de la degradación completa de un ácido graso saturado de 16 átomos es mayor que el de la degradación de una molécula de glucosa? Razone la respuesta. (0,4)

$\textbf{a) Indique cómo se llama el proceso por el cual su utilización produce energía, en qué consiste y en qué parte de la célula tiene lugar. (0,8)}$

El proceso se llama beta-oxidación de los ácidos grasos, o hélice de Lynen.

Consiste en la degradación progresiva del ácido graso: en cada vuelta se separan dos átomos de carbono del extremo carboxilo en forma de acetil-CoA, y la cadena que queda vuelve a entrar en la misma serie de cuatro reacciones —oxidación, hidratación, nueva oxidación y rotura tiolítica— hasta agotarse. En cada vuelta se obtiene, además del acetil-CoA, un $FADH_2$ y un NADH. Los acetilos se oxidan después por completo en el ciclo de Krebs, y las coenzimas reducidas ceden sus electrones a la cadena respiratoria.

Tiene lugar en la matriz mitocondrial, y también en los peroxisomas, que se ocupan preferentemente de los ácidos grasos de cadena muy larga. El ácido graso se activa antes en el citosol uniéndose a la coenzima A, y el acil-CoA resultante entra en la matriz mediante la lanzadera de la carnitina.

$\textbf{b) Para un ácido graso saturado de 16 átomos de carbono ¿cuántas veces tiene que repetirse el proceso para que se degrade completamente? ¿Cuántos acetil-CoA, NADH y FADH2 se forman? (0,8)}$

Como cada vuelta corta dos carbonos y la última libera dos acetilos de golpe:

$\text{acetil-CoA} = \dfrac{16}{2} = 8 \qquad \text{vueltas} = \dfrac{16}{2} - 1 = 7$

El ciclo se repite, por tanto, 7 veces, y como en cada vuelta se produce un NADH y un $FADH_2$, el balance es: 8 acetil-CoA, 7 NADH y 7 $FADH_2$.

$\textbf{c) ¿El rendimiento energético de la degradación completa de un ácido graso saturado de 16 átomos es mayor que el de la degradación de una molécula de glucosa? Razone la respuesta. (0,4)}$

Sí, es mucho mayor, y por dos razones que conviene separar.

La primera es el tamaño: el ácido graso de 16 carbonos aporta 8 acetil-CoA al ciclo de Krebs, mientras que la glucosa, con solo 6 carbonos, aporta 2. Ya por ahí cuadruplica la entrada de acetilos.

La segunda es el grado de reducción: los carbonos de un ácido graso están mucho más reducidos que los de un glúcido, es decir, llevan muchos más hidrógenos y ningún oxígeno en la cadena. Como la energía se obtiene precisamente al oxidarlos, cada carbono rinde más coenzimas reducidas y, con ellas, más ATP en la cadena respiratoria. A ello se suman los 7 NADH y los 7 $FADH_2$ que produce la propia beta-oxidación.

En números, la oxidación completa del ácido palmítico rinde del orden de 106 a 129 ATP —descontando los 2 ATP que cuesta activarlo—, frente a los 30 a 38 de una molécula de glucosa. Es la razón por la que las grasas son la reserva energética a largo plazo y los glúcidos, el combustible de uso inmediato.